高酸氣田集輸管道焊縫熱處理及質量控制

馮灝

摘 要：高酸氣田集輸管道焊縫熱處理是在天然氣系統高酸性環境和野外自然環境下，對輸送高H2S和硫化物介質的管道焊縫進行消除焊縫殘余應力，軟化焊縫淬硬部位，增強焊縫的韌性和塑性，提高焊縫抗硫化物應力開裂的能力的工藝技術。采用焊縫高溫回火焊后熱處理工藝消除集輸管道殘余應力造成的質量缺陷。提高高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的質量要依賴于先進的工藝技術和施工現場的全過程的質量控制。

關鍵詞：高酸氣田 熱處理 焊縫高溫回火工藝 質量控制

中圖分類號：TE973.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0065-01

高酸氣田集輸管道是氣田采輸天然氣的輸送大動脈，其主要任務是將高含硫化氫（H2S）和硫化物（C2S）的天然氣從集氣井輸送到集氣站，再由集氣站輸送到天然氣凈化廠進行脫硫處理。若集輸管道焊縫內存在焊縫殘余應力，在管道焊縫殘余應力和高硫化氫（H2S）、硫化物介質的共同作用下極易產生突發性脆性破壞，先導致硫化物應力裂紋和氫致開裂紋，這種脆性破壞多是沿晶界（焊縫）斷裂。這不僅直接影響集輸管道運行的安全性和穩定性，減少集輸管道運行壽命，而且，還會造成十分嚴重的生命和財產的威脅。因而，高酸氣田集輸管道焊縫熱處理就顯得十分重要。

1 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的特點

高酸氣田集輸管道焊縫熱處理是氣田集輸管道焊接施工作業的一道關鍵工序，與一般金屬焊縫熱處理工藝技術比較起來，具有不同的特殊特點。

高酸氣田集輸管道焊縫熱處理是在高酸氣田天然氣系統酸性環境下熱處理工藝技術。高酸氣田集輸管道輸送介質中既含高H2S，又含（C2S）硫化物。在集輸管道焊縫殘余應力和管道輸送介質高硫化氫（H2S）、硫化物的共同作用下導致硫化物應力腐蝕性裂紋（Sulfide Stree Cracking，簡稱SSC）和氫誘發裂紋（Hydrogen Inducced Cracking，簡稱HIC），并在晶界處發生突發性硫化物脆性斷裂。因而，在管道焊接后采用熱處理的工藝技術和工藝方法，消除管道焊縫殘余應力，以增強集輸管道焊縫的韌性和塑性，提高焊縫抗硫化物脆性開裂的能力。

其是在高酸氣田野外自然環境下熱處理工藝技術。影響因素有三：地形地貌對集輸管道焊縫熱處理的影響。高酸氣田野外自然環境要求熱處理的工藝機具要小巧輕便，功能齊全，方便操作和搬運、移動，方便熱處理作業。人員、機具的安全防護措施要齊備周全，適應復雜的地貌地形特點。

2 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的工藝技術

2.1 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的技術作用

高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的主要技術作用是采取工藝技術的方法，消除焊縫殘余應力，軟化焊縫淬硬部位，改善焊縫和熱影響區的組織結構和性能，提高管道焊縫的塑性和韌性和焊縫的抗脆斷能力，穩定焊縫組織結構的尺寸，消除焊縫殘余應力造成的質量缺陷。

2.2 集輸管道焊縫殘余應力定義及危害

高酸氣田集輸管道焊縫殘余應力是指管道焊接過程結束，焊縫的溫度降到環境溫度后，殘留于焊縫結構內的應力。也就是焊縫結構內，客觀地存在于任意截面上能自平衡的內應力。這在高酸氣田集輸管道建設中焊縫殘余應力不可避免地存在于管道焊縫結構中，將直接影響焊縫的結構質量和使用性能。集輸管道焊縫殘余應力在管道內是十分有害的。其總結如下：（1）對集輸管道剛度的影響；（2）對集輸管道焊縫靜載強度的影響；（3）對集輸管道焊縫的精度及穩定性產生影響。

3 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的質量控制

3.1 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理質量控制要素

高酸氣田集輸管道焊縫熱處理質量控制有6個基本要素：人員素質：含熱處理工藝作業培訓以及質量保證體系；機具設備：含工器具；材料：采集、采購、驗收和使用全過程的質量控制；工藝規程：焊縫熱處理的工藝流程、工藝參數、工藝紀律等。作業過程：保證管道焊縫熱處理質量的關鍵環節；作業環境：是提高焊縫熱處理質量的重要保證，千萬不能忽視。

3.2 作業準備階段的質量控制

設備選型原則：各類熱處理設備實際對比測試，綜合比較。結合高酸氣田集輸管道焊縫熱處理特殊施工作業條件，以適應性和經濟性為原則。

3.3 作業過程的質量控制

3.3.1 溫控設備及配套元件安裝與敷設

其主要包括溫控設備安裝位置選擇、熱電偶的焊接與固定、熱電偶用專用補賞線的正確敷設。

3.3.2 電加熱設備及配套元件安裝與敷設

使用哈夫加熱器時，盡可能將哈夫加熱器的中間位置對準熱電偶的頭部，并緊固哈夫加熱器的緊固裝置。使用履帶式陶瓷加熱時，按規定緊固加熱器，加熱器與焊縫處用鋼帶和鐵絲扎緊；要注意加熱器不能重疊置放。

3.3.3 電源及接地的安裝

電源采取小型發電機方式（30 kW～60 kW），三相四線制。只有采用三相四線制才能保證三相電流平衡?？刂圃O備輸出電壓220 V，只有三相四線制380V電壓才能滿足控制設備輸出電壓的需要。接地微電腦工作是否正常取決于接地電阻，智能控制設備的接地不能與其他聯網。若接地電阻達不到4歐，可用富蘭克林降。

4 結語

2009年3月，四川油建成都分公司配合石油容器廠在四川龍崗高酸氣田內部集輸管道φ406×12.5集輸管道施工中，采用焊縫高溫回火技術，對18 km的L360NCS管道焊縫進行焊后熱處理施工作業，并按照程序進行質量控制。經質量檢驗，熱處理后的焊縫硬度為維氏HV≤248；焊縫熱處理質量完全達到設計要求。

參考文獻

[1] 油田設備抗硫化物應力開裂的金屬材料[S].美國腐蝕工程師協會標準NAC EMR0175.

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